JP2009224285A - Circuit breaker unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電路や設備などにおける漏電電流を検出し,該漏電電流が所定の大きさになった場合には,漏電検出信号を出力する漏電検出部を備えた回路遮断器に関するものであり,特に,該漏電検出部の動作をテストするテスト装置部を備えた回路遮断器に関するものである。 The present invention relates to a circuit breaker provided with a leakage detection unit that detects a leakage current in an AC circuit or equipment and outputs a leakage detection signal when the leakage current reaches a predetermined magnitude. In particular, the present invention relates to a circuit breaker provided with a test device section for testing the operation of the leakage detection section.
漏電検出部の動作をテストするために設けられるテスト装置は,例えば,特許文献1に開示されているようなものがある。図9は,特許文献1の回路構成を示したものである。 As a test apparatus provided for testing the operation of the leakage detection unit, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. FIG. 9 shows a circuit configuration of Patent Document 1.
図9において,1は主回路、2は該主回路1を開閉する開閉接点、3は主回路1が貫通し,二次巻線3a及びテスト巻線3bが巻かれている零相変流器、4はこの零相変流器3の二次巻線3aの両端間に入力側が接続された制御回路、7は該制御回路4に電源を供給する整流回路で、該清流回路の交流側は電圧降下素子8を介して主回路1に接続されている。
In FIG. 9, 1 is a main circuit, 2 is a switching contact for opening and closing the
5は上記制御回路4の出力で制御されるサイリスタで、該サイリスタ5のアノードは電磁引外し装置6を介して前記整流回路7の交流側の一端に接続された電圧降下素子8と共に主回路1に接続され、前記サイリスタのゲートは制御回路4の出力側に接続され、さらに該サイリスタ5のカソードは制御回路4の低圧側に接続されている。
Reference numeral 5 denotes a thyristor controlled by the output of the
電磁引外し装置6は開閉接点2と機械的に連動しており、制御回路4の出力によりサイリスタ5が導通して電磁引外し装置6が励磁されると、開閉接点2が開離作動して、主回路1が開路されるように構成されている。
The electromagnetic trip device 6 is mechanically linked to the switching contact 2, and when the thyristor 5 is turned on by the output of the
制御回路4の電源の高圧側、低圧側はそれぞれ整流回路7の直流側に接続されている。
また,9はテストスイッチ、10はテスト抵抗であって、互いに直列に接続された上で零相変流器3のテスト巻線3bを介して主回路1に接続されている。
The high voltage side and low voltage side of the power supply of the
テストスイッチ9を閉じると、主回路1の交流電源からテストスイッチ9及びテスト抵抗10を介して零相変流器3のテスト巻線3bに所定の電流が流れ、これにより二次巻線3aに上述したのと同様な出力電圧が発生し、制御回路4及びサイスリタ5により電磁引外し装置6を励磁させ、遮断器2を開路する構成となっている。
When the
このように,回路遮断器において,その動作テストを行うために,テスト巻線3bを用いて該テスト巻線に所定の大きさの電流を流して動作テストを行うことは一般的に行われていることである。また,前記テスト巻線3bに前記所定の大きさの電流を流す場合,主回路1からの電流を制限する目的でテスト抵抗10を用いることについても一般的になされていたことである。
As described above, in order to perform an operation test in a circuit breaker, it is a common practice to perform an operation test by passing a current of a predetermined magnitude through the test winding using the test winding 3b. It is that you are. In addition, when a current of the predetermined magnitude is supplied to the test winding 3b, the
さて,回路遮断器にあっては,該漏電検出が行われない場合には感電事故や漏電電流に夜火災が発生するおそれがあることなどから,その漏電検出の動作が確実に行えるか否かをテストすることが望ましいものであるが,このようなテスト動作を行う場合,次のような課題が生ずる。まず,前記テスト抵抗には,該テスト抵抗を接続する主回路の相間電圧と同じ電圧が印加されるため,総じて,定格電力が大きなテスト抵抗を用いる必要があった。即ち前記テスト抵抗を接続する主回路の相間電圧が100Vで,テスト動作に必要な電流が1Aであれば,少なくとも定格電力が1Wの抵抗部品を用いる必要があり,同じくテスト抵抗を接続する主回路の相間電圧が200Vで,テスト動作に必要な電流が1Aであれば,少なくとも定格電力が2Wの抵抗部品を用いる必要があった。 In the case of a circuit breaker, if the leakage detection is not performed, there is a risk of an electric shock accident or a night fire due to the leakage current. However, when performing such a test operation, the following problems arise. First, since the same voltage as the phase voltage of the main circuit to which the test resistor is connected is applied to the test resistor, it is necessary to use a test resistor having a large rated power as a whole. That is, if the interphase voltage of the main circuit to which the test resistor is connected is 100 V and the current required for the test operation is 1 A, it is necessary to use at least a resistance component with a rated power of 1 W. Similarly, the main circuit to which the test resistor is connected When the interphase voltage is 200 V and the current required for the test operation is 1 A, it is necessary to use at least a resistance component with a rated power of 2 W.
また,抵抗は電力損失が大きく,安全率を見込んで部品の選択を行うと,前述の性能を満たす抵抗部品として,より大きな定格電力の抵抗部品を用いる必要が生じ,その結果,外形が大きくなり配設スペースを多く要するという課題があった。 In addition, the resistor has a large power loss, and when selecting a component with the safety factor in mind, it is necessary to use a resistor component with a larger rated power as the resistor component that satisfies the above-mentioned performance, resulting in an increase in the outer shape. There was a problem of requiring a lot of installation space.
また,テスト動作を連続して行うような場合や,誤って電圧が連続的に印加されるような場合には,抵抗部品が発熱し,該発熱により電線が断線したり,テスト抵抗が焼損に至る可能性や,該テスト部品の周辺に配置される部品などに影響を及ぼす可能性があるという課題があった。さらに,テスト動作は適宜繰り返して行われるものであり,個々の回路遮断器におけるテスト動作に必要な電力は僅かであっても,全国大でみると数が多くなることから使用電力の合計は大きくなり,資源の有効利用,また,環境保護という観点からテスト動作のために消費する電力はできるだけ省電力であることが望ましい。 In addition, when the test operation is performed continuously or when a voltage is accidentally applied continuously, the resistance component generates heat, which causes the wire to break or the test resistance to burn out. There is a problem in that it may affect the possibility of reaching or the parts arranged around the test part. In addition, the test operation is repeated as appropriate, and even if the power required for the test operation in each circuit breaker is small, the total power used is large because the number increases nationwide. Therefore, it is desirable that the power consumed for the test operation is as low as possible from the viewpoint of effective use of resources and environmental protection.
また,定格電力の大きな抵抗や,耐熱性能が高い抵抗は,コストが高くなるという課題があった。 In addition, a resistor with a large rated power or a resistor with high heat resistance has a problem of high cost.
そこで,本発明は,交流電路や設備などに流れる漏電電流を検出する漏電検出部を有する回路遮断器において,該漏電検出部の動作を確認するためのテスト装置部を,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型に構成でき,また,テスト動作に伴う発熱や,該発熱に伴う電線の断線や焼損が起こる可能性,ならびに熱による周辺部品への影響を極力低減でき,しかも,テスト動作のために消費する電力を低減できるテスト装置部を備えた回路遮断器を提供することを目的とする。 In view of this, the present invention provides a circuit breaker having a leakage detection unit for detecting a leakage current flowing in an AC circuit, equipment, etc. with a test device unit for confirming the operation of the leakage detection unit having a rated power and heat resistance performance. It can be configured inexpensively and compactly without using high-resistance components, and it can reduce the heat generated by the test operation, the possibility of wire breakage and burnout, and the effects of heat on the surrounding components. Moreover, it is an object of the present invention to provide a circuit breaker including a test device unit that can reduce power consumed for a test operation.
上述の目的を達成するために,本発明の請求項1では,電路を貫通させて設けられ,該電路に不平衡電流が発生した場合には二次巻線に誘導電流を出力する零相変流器と,前記二次巻線から出力された電流信号が電圧信号に変換されて入力され,該電圧信号の大きさが所定値以上のとき漏電検出信号を発生する制御装置と,前記二次巻線に誘導電流を出力させるコンデンサからなるインピーダンスとテストスイッチとを備えたテスト装置と,を備えて構成されたことを特徴として回路遮断器を提供したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, according to claim 1 of the present invention, a zero-phase change is provided that penetrates an electric circuit and outputs an induced current to the secondary winding when an unbalanced current is generated in the electric circuit. A control device that generates a leakage detection signal when the current signal output from the secondary winding is converted into a voltage signal and is input, and the magnitude of the voltage signal is equal to or greater than a predetermined value; The present invention provides a circuit breaker characterized in that the circuit breaker is configured to include a test device including an impedance composed of a capacitor for outputting an induced current to the winding and a test switch.
このような回路遮断器によれば,前記零相変流器ならびに制御装置からなる漏電検出部のテスト動作の際には,コンデンサからなるインピーダンスに電流が流れるため,電圧位相から90°進んだ電流が流れることにより,電気エネルギーの消費を伴わない無効電流によるテスト動作を行うこととなる。このため,テスト動作に伴う消費電力や発熱を極力低減できるとともに,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型な部品を用いて構成でき,安全かつ安価な回路遮断器を提供することができる。 According to such a circuit breaker, during the test operation of the leakage detector comprising the zero-phase current transformer and the control device, a current flows through the impedance formed by the capacitor, so that the current advanced by 90 ° from the voltage phase. As a result, the test operation with reactive current that does not involve the consumption of electrical energy is performed. For this reason, the power consumption and heat generation associated with the test operation can be reduced as much as possible, and a safe and inexpensive circuit breaker can be provided that can be configured using inexpensive and small components without using resistive components with high rated power and high heat resistance. can do.
また,前記テスト装置は,前記電路における第一の相と零相変流器の電源側にて接続され,前記第一の相とは異なる相と零相変流器の負荷側にて接続され,前記テストスイッチを操作することにより前記インピーダンスが相間に電気的に接続された場合には,前記電路に不平衡電流が発生することにより前記二次巻線に誘導電流が出力されることを特徴として回路遮断器を提供してもよい。 In addition, the test device is connected to the first phase in the circuit and the power source side of the zero-phase current transformer, and is connected to a phase different from the first phase and the load side of the zero-phase current transformer. When the impedance is electrically connected between the phases by operating the test switch, an unbalanced current is generated in the electric circuit, so that an induced current is output to the secondary winding. A circuit breaker may be provided.
これにより,テスト動作のために,テスト用の電線を零相変流器を貫通させないよう配設する場合において,テスト動作に伴う消費電力や発熱を極力低減できるとともに,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型な部品を用いて構成でき,安全かつ安価な回路遮断器を提供することができる。 As a result, the power consumption and heat generation associated with the test operation can be reduced as much as possible and the rated power and heat resistance performance are high when the test wires are arranged not to penetrate the zero-phase current transformer for the test operation. It is possible to provide a safe and inexpensive circuit breaker that can be configured using inexpensive and small components without using resistive components.
また,前記テスト装置は,前記零相変流器に設けた三次巻線に接続され,前記テストスイッチの操作により前記インピーダンスが前記三次巻線に電気的に接続された場合には,該三次巻線に前記インピーダンスで所定の大きさの電流が通電されることにより,前記零相変流器に誘導電流が発生し,前記二次巻線に誘導電流が出力されることを特徴として回路遮断器を提供してもよい。 The test device is connected to a tertiary winding provided in the zero-phase current transformer, and when the impedance is electrically connected to the tertiary winding by operating the test switch, the tertiary winding A circuit breaker characterized in that when a current of a predetermined magnitude is applied to the wire with the impedance, an induced current is generated in the zero-phase current transformer and an induced current is output to the secondary winding. May be provided.
これにより,テスト動作のために,零相変流器の三次巻線にテスト用の電流を出力する場合において,テスト動作に伴う消費電力や発熱を極力低減できるとともに,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型な部品を用いて構成でき,安全かつ安価な回路遮断器を提供することができる。 As a result, when the test current is output to the tertiary winding of the zero-phase current transformer for the test operation, the power consumption and heat generated by the test operation can be reduced as much as possible, and the rated power and heat resistance performance are high. It is possible to provide a safe and inexpensive circuit breaker that can be configured using inexpensive and small components without using resistive components.
また,前記インピーダンスは,更に,前記コンデンサに直列に接続された抵抗を備えて構成したことを特徴として回路遮断器を提供してもよい。 The impedance may further comprise a resistor connected in series with the capacitor, and a circuit breaker may be provided.
これにより,テスト動作を行う場合において,テスト装置に流れる突入電流を抑制することができ,使用部品の経年的な寿命を長く保つことができる回路遮断器を提供することができる。 As a result, when performing a test operation, it is possible to provide a circuit breaker that can suppress an inrush current flowing through the test apparatus and can maintain a long-term service life of the components used.
また,前記インピーダンスは,更に,前記コンデンサに直列に接続されたコイルを備えて構成したことを特徴として回路遮断器を提供してもよい。 The impedance may further include a coil connected in series with the capacitor, and a circuit breaker may be provided.
これにより,テスト動作を行う場合において,テスト装置に流れる突入電流を抑制することができるとともに使用部品の経年的な寿命を長く保つことができ,さらに,より消費電力を低減できる回路遮断器を提供することができる。 This provides a circuit breaker that can suppress the inrush current that flows to the test equipment, maintain the aging life of the components used for a long time, and further reduce power consumption when performing test operations. can do.
また,前記インピーダンスとして用いるコンデンサの容量は,1.0×10-3μFから1.59×103μFであることを特徴として回路遮断器を提供してもよい。 In addition, a circuit breaker may be provided in which the capacitance of the capacitor used as the impedance is 1.0 × 10 −3 μF to 1.59 × 10 3 μF.
これにより,漏電電流の感度が,高感度であるものから低感度であるものまで,また,商用周波数や電路の電圧の違いを広くカバーできる回路遮断器を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a circuit breaker that can cover a wide range of differences in commercial frequency and voltage of the electric circuit, from a high sensitivity to a low sensitivity of the leakage current.
本発明の回路遮断器によれば,交流電路や設備などに流れる漏電電流を検出する漏電検出部を有する回路遮断器において,該漏電検出部の動作を確認するためのテスト装置を,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型に構成でき,また,テスト動作に伴う発熱や,該発熱に伴う電線の断線や焼損が起こる可能性,ならびに熱による周辺部品への影響を極力低減でき,しかも,テスト動作のために消費する電力を低減できるテスト装置を備えた回路遮断器を提供することが可能となる。 According to the circuit breaker of the present invention, in a circuit breaker having a leakage detection unit for detecting a leakage current flowing in an AC circuit or equipment, a test device for confirming the operation of the leakage detection unit is provided with a rated power or It can be configured inexpensively and compactly without using resistance parts with high heat resistance, and it is possible to minimize the heat generated by the test operation, the possibility of wire breakage or burning caused by the heat generation, and the influence of the heat on surrounding components. It is possible to provide a circuit breaker including a test device that can reduce power consumption for the test operation.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。実施の形態は,いずれも商用周波数の交流電路に発生する地絡を検出し,所定の大きさの地絡が発生した場合には電路を遮断する漏電遮断器,ならびに,所定の大きさの地絡が発生した場合には地絡が発生したことを外部に認知させる漏電警報信号出力機能を備えた配線用遮断器若しくは地絡が発生したことを音や光で周囲に知らしめる機能を備えた配線用遮断器について示したものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all of the embodiments, a ground fault generated in an AC circuit of commercial frequency is detected, and when a ground fault of a predetermined size occurs, a ground fault circuit breaker that interrupts the circuit, and a ground of a predetermined size are provided. When a fault has occurred, a circuit breaker with a leakage alarm signal output function that allows the outside to recognize that a ground fault has occurred, or a function to notify the surroundings by sound or light that a ground fault has occurred It shows about the circuit breaker for wiring.
また,交流電路は,三相3線式電路,三相4線式電路,単相3線式電路,単相2線式電路等,住宅用もしくは産業用の電路を想定している。なお、図面において実質的に同じ部分には同じ参照符号を付している。 Further, the AC circuit is assumed to be a residential or industrial circuit such as a three-phase three-wire circuit, a three-phase four-wire circuit, a single-phase three-wire circuit, a single-phase two-wire circuit, or the like. In the drawings, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals.
(第1の実施形態)
第1の実施形態として,図1に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器1000を示した。
(First embodiment)
As a first embodiment, FIG. 1 shows a
図1において,1は交流電路であり,該交流電路1を貫通させて零相変流器102を配置している。該零相変流器102には出力のための二次巻線1021が設けられており,前記交流電路1に不平衡電流が発生した場合には,該不平衡電流の大きさに応じて発生する誘導電流を前記二次巻線1021から出力する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an AC circuit, and a zero-phase
前記二次巻線1021は,漏電が発生しているか否かを判定する制御装置101に入力される。該二次巻線1031の端部には,前記誘導電流を電圧信号に変換する抵抗が設けられており,該制御装置101は,前記二次巻線1021から入力される電圧信号の大きさにより漏電電流が発生しているか否かを判定し,漏電電流が発生していると判定した場合には漏電検出信号を出力する。該制御装置101には,一般的に用いられる漏電ICを用いて構成している。
The secondary winding 1021 is input to the
なお,制御装置101として漏電ICに代えて,マイコンを用いて構成し,入力された前記電圧信号をA/D変換し,変換後の電圧データと,マイコン内部に予め定められた閾値データとを比較演算し,電圧データが前記閾値データの大きさを超えた場合に,漏電検出信号を出力するように構成してもよい。
In addition, it replaces with earth-fault IC as
301は前記漏電検出信号がトリガ信号として入力されるサイリスタである。該サイリスタ301のアノード側には,トリップコイル302が接続され,該トリップコイルの端部は電路に接続されている。また,前記サイリスタ301のカソード側は前記トリップコイルの接続された電路とは異なる相の電路に接続されている。
トリップコイル302は,回路遮断器1000の接点開閉機構部と機械的に連動されており,前記漏電検出信号が入力された場合には,サイリスタ301がオン動作し,電路の線間に接続されたトリップコイル302に電流が流れることにより,トリップコイルが動作し,前記接点開閉機構部に作用することにより,電路を遮断する。
The
漏電検出部100は,前述の,零相変流器102,二次巻線1021,制御装置101を含んで構成されている。
The
また,回路遮断器1000には,前記二次巻線1021に誘導電流を出力させるテスト装置200が設けられている。該テスト装置200は,コンデンサからなるインピーダンス202とテストスイッチ201を,前記電路における第一の相と零相変流器102の電源側にて接続するとともに,前記第一の相とは異なる相と零相変流器102の負荷側にて接続して設けている。
Further, the
前記テストスイッチ201を操作することにより前記インピーダンス202が電路の相間に電気的に接続された場合には,前記電路に不平衡電流が発生することにより前記二次巻線1021に誘導電流が出力される。これにより,誘導電流は,前記二次巻線1021の端部に設けられた抵抗により電圧に変換され,前記制御装置101は,漏電電流が発生していると判定し漏電検出信号を出力する。
When the
ここで,前記テストスイッチ201を操作した場合に流れるテスト用の電流の大きさは,回路遮断器1000の感度電流の2.5倍以下になるように前記インピーダンスの容量を定めている。テスト用の電流の大きさは,種々の要因により定められ,電路の相間の電圧,電路の電源の周波数,感度電流,安全率などに起因する。
Here, the capacitance of the impedance is determined so that the magnitude of the test current that flows when the
ここで,「表1」に電路の相間の電圧,電源の周波数,感度電流を変数とした場合のインピーダンスの容量を示した。なお,コンデンサを用いた場合のインピーダンスは,
Z=1/2πfC ・・・(式1)で表され,この場合に流れる電流は,I=V/Zであることから,
C=I/2πfV ・・・(式2)と表される。
ここで,Iは感度電流で,5mAから20A,fは周波数で,50若しくは60Hz,Vは相間の電圧で,100若しくは200Vとしてインピーダンスの容量を示した。
Here, “Table 1” shows the impedance capacity when the voltage between the phases of the circuit, the frequency of the power source, and the sensitivity current are variables. The impedance when a capacitor is used is
Z = 1 / 2πfC (Expression 1), and the current flowing in this case is I = V / Z.
C = I / 2πfV (Expression 2)
Here, I is a sensitivity current, 5 mA to 20 A, f is a frequency, 50 or 60 Hz, V is a voltage between phases, and an impedance capacity is shown as 100 or 200 V.
表1
Table 1
このように,感度電流,相間の電圧,周波数に応じて,1.7×10-1μFから1.59×103μFの容量のコンデンサを用いるとよい。なお,安全率を見込む場合には,例えば安全率が2倍であれば,それぞれ容量を2倍したコンデンサを用いるとよい。 Thus, it is recommended to use a capacitor with a capacity of 1.7 × 10 −1 μF to 1.59 × 10 3 μF depending on the sensitivity current, the voltage between phases, and the frequency. When the safety factor is expected, for example, if the safety factor is twice, it is preferable to use capacitors each having a doubled capacity.
(第2の実施形態)
第2の実施形態として,図2に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。第1の実施形態とは,テスト装置により出力されるテスト電流が電路に直接印加されない点で異なる。
(Second Embodiment)
As a second embodiment, FIG. 2 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. The difference from the first embodiment is that the test current output by the test apparatus is not directly applied to the electric circuit.
図2において,1は交流電路であり,該交流電路1を貫通させて零相変流器102を配置している。該零相変流器102には出力のための二次巻線1021が設けられており,前記交流電路1に不平衡電流が発生した場合には,該不平衡電流の大きさに応じて発生する誘導電流を前記二次巻線1021から出力する。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an AC circuit, and a zero-phase
前記二次巻線1021は,漏電が発生しているか否かを判定する制御装置101に入力される。該二次巻線1021の端部には,前記誘導電流を電圧に変換する抵抗が設けられており,該制御装置101は,前記二次巻線1021から入力される電圧の大きさにより漏電電流が発生しているか否かを判定し,漏電電流が発生していると判定した場合には漏電検出信号を出力する。該制御装置101には,一般的に用いられる漏電ICを用いて構成している。
The secondary winding 1021 is input to the
また,前述のように,制御装置101として漏電ICに代えて,マイコンを用いて構成し,入力された前記電圧信号をA/D変換し,変換後の電圧データと,マイコン内部に予め定められた閾値データとを比較演算し,電圧データが前記閾値データの大きさを超えた場合に,漏電検出信号を出力するように構成してもよい。
In addition, as described above, the
そして,トリップコイル302は,回路遮断器1000の接点開閉機構部と機械的に連動されており,前記漏電検出信号が入力された場合には,サイリスタ301がオン動作し,電路の線間に接続されたトリップコイル302に電流が流れることにより,トリップコイル302が動作し,前記接点開閉機構部に作用することにより,電路を遮断する。
The
回路遮断器1000には,前記二次巻線1021に誘導電流を出力させるテスト装置200が設けられている。該テスト装置200は,電源に接続されたコンデンサからなるインピーダンス202をテストスイッチ201を介して,前記零相変流器102に設けた三次巻線1022に接続して設けている。なお,テスト装置の電源は交流電路から取得するように構成してもよい。
The
前記テストスイッチ201の操作により前記インピーダンス202が前記三次巻線1022に電気的に接続された場合には,該三次巻線1022にコンデンサから所定の大きさの電流が出力されることにより,前記零相変流器102に誘導電流が発生し,その結果前記二次巻線1021に誘導電流が出力される
When the
ここで,前記テストスイッチ201を操作した場合に流れるテスト用の電流の大きさは,回路遮断器1000の感度電流の2.5倍以下になるように前記インピーダンスの容量を定めている。テスト用の電流の大きさは,種々の要因により定められ,電路から電源を取得した場合には相間の電圧,電路の電源の周波数,感度電流,三次巻線の巻き数,安全率などに起因する。
Here, the capacitance of the impedance is determined so that the magnitude of the test current that flows when the
ここで,「表2」に電路の相間の電圧,電源の周波数,感度電流を変数とした場合のインピーダンスの容量を示した。なお,コンデンサを用いた場合のインピーダンスは,
Z=1/2πfC ・・・(式1)で表され,この場合に流れる電流は,I=V/Zであることから,
C=I/2πfV ・・・(式2)と表される。
ここで,Iは感度電流で,5mAから20A,fは周波数で,50若しくは60Hz,Vは相間の電圧で,100若しくは200V,Nは三次巻線の巻数で,1回から100回としてインピーダンスの容量を示した。
Here, “Table 2” shows the impedance capacity when the voltage between the phases of the circuit, the frequency of the power source, and the sensitivity current are variables. The impedance when a capacitor is used is
Z = 1 / 2πfC (Expression 1), and the current flowing in this case is I = V / Z.
C = I / 2πfV (Expression 2)
Where I is the sensitivity current, 5 mA to 20 A, f is the frequency, 50 or 60 Hz, V is the voltage between the phases, 100 or 200 V, N is the number of turns of the tertiary winding, and the impedance is 1 to 100 times. Showed capacity.
表2−1
表2−2
表2−3
表2−4
Table 2-1.
Table 2-2
Table 2-3
Table 2-4
このように,感度電流,相間の電圧,周波数,三次巻線の巻数に応じて,1.7×10-3μFから1.59×103μFの容量のコンデンサを用いるとよい。なお,安全率を見込む場合には,例えば安全率が2倍であれば,それぞれ容量を2倍したコンデンサを用いるとよい。 Thus, it is recommended to use a capacitor with a capacity of 1.7 × 10 −3 μF to 1.59 × 10 3 μF depending on the sensitivity current, the voltage between phases, the frequency, and the number of turns of the tertiary winding. When the safety factor is expected, for example, if the safety factor is twice, it is preferable to use capacitors each having a doubled capacity.
また,三次巻線の巻数が増えると零相変流器のコストが増加することから,20巻から50回程度の巻数が好ましく,この場合には,1.3×10-3μFから8.0×101μFの容量のコンデンサを用いるとよい。 Further, since the cost of the zero-phase current transformer increases as the number of turns of the tertiary winding increases, the number of turns of about 20 to 50 is preferable. In this case, 1.3 × 10 −3 μF to 8.0 × 10 1 Use a capacitor with a capacitance of μF.
さらに,家庭用,産業用の電路に設けられる回路遮断器としてより一般的な感度電流に対応させる場合には,感度電流が15mAから500mAに対応させて1.0×10-2μFから1.99μFの容量のコンデンサを用いるとよい。 In addition, when a circuit breaker installed in a household or industrial circuit is used for a more general sensitivity current, a capacity of 1.0 × 10 −2 μF to 1.99 μF corresponding to a sensitivity current of 15 mA to 500 mA. It is recommended to use the capacitor.
このほか,回路遮断器を使用する電路や感度電流などの条件に応じて適宜コンデンサの容量を定めるとよい。 In addition, the capacitance of the capacitor should be determined appropriately according to the conditions such as the electric circuit using the circuit breaker and the sensitivity current.
(第3の実施形態)
第3の実施形態として,図3に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。第1の実施形態とは,テスト装置200に設けられたインピーダンスとして,コンデンサ202と,該コンデンサと直列に接続した抵抗203を用いている点で異なる。
(Third embodiment)
As a third embodiment, FIG. 3 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. This embodiment differs from the first embodiment in that a
インピーダンスとして抵抗のみを用いて構成した場合には,その抵抗値としては,例えば電路の相間電圧が200V,必要な電流が20mAである場合には,10kΩが必要となる。また必要な定格電力は4Wとなる。このため,安全率を見込み,少なくとも定格電力が4W以上で,抵抗値が10kΩ以上の抵抗部品を用いることが必要となる。 In the case of using only a resistor as the impedance, the resistance value is, for example, 10 kΩ when the voltage between phases of the electric circuit is 200 V and the required current is 20 mA. The required rated power is 4W. For this reason, it is necessary to use a resistance component having a safety factor of at least 4 W and a resistance value of 10 kΩ or more.
さて,本第3の実施形態のように,インピーダンスとして,コンデンサと,抵抗を用いる場合,該抵抗を用いる目的は,突入電流を抑制することである。抵抗値がゼロの場合には,瞬間的に流れる電流は短絡電流程度の大きさとなり,コンデンサに影響を及ぼす可能性があるが,例えば,300Ω程度の抵抗を用いると,突入電流は0.6A程度と,コンデンサに影響を及ぼさない程度の電流値に抑制できる。また,電圧値についても,コンデンサと抵抗とで分圧するため,各々の部品に印加される電圧値は相対的に小さくなり,必要な定格電力も小さくできる。 When a capacitor and a resistor are used as impedance as in the third embodiment, the purpose of using the resistor is to suppress inrush current. When the resistance value is zero, the instantaneously flowing current is as large as a short-circuit current, which may affect the capacitor. For example, when a resistance of about 300Ω is used, the inrush current is 0.6 A. The current value can be suppressed to a level that does not affect the capacitor. Also, since the voltage value is divided by the capacitor and the resistor, the voltage value applied to each component is relatively small, and the required rated power can be reduced.
このように,抵抗値としては,10kΩの約30分の1の大きさの抵抗部品を使用すればよく,また定格電力も小さくてよいため,インピーダンスとして抵抗のみを用いる場合と比較して,使用する抵抗部品の外形の大きさは小さくできる。 In this way, as the resistance value, it is only necessary to use a resistance component of about 1/30 of 10 kΩ, and the rated power may be small. The external size of the resistor component can be reduced.
(第4の実施形態)
第4の実施形態として,図4に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。第2の実施形態とは,テスト装置102に設けられたインピーダンスとして,コンデンサ202と,該コンデンサと直列に接続した抵抗203を用いている点で異なる。
(Fourth embodiment)
As a fourth embodiment, FIG. 4 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. The second embodiment differs from the second embodiment in that a
この場合においても,前述したように,インピーダンスとして抵抗のみを用いて構成した場合と比較して,例えば,抵抗値としては,10kΩの約30分の1の大きさの抵抗部品を使用すればよく,また定格電力も小さくてよいため,インピーダンスとして抵抗のみを用いる場合と比較して,使用する抵抗部品の外形の大きさが小さくできる。また,発熱が小さくてすむため,周囲の部品への影響についても低減できる。 Even in this case, as described above, for example, a resistance component having a resistance value of about 1/30 of 10 kΩ may be used as compared with the case of using only a resistance as an impedance. In addition, since the rated power may be small, the outer size of the resistor component to be used can be reduced as compared with the case where only the resistor is used as the impedance. In addition, since heat generation is small, the influence on surrounding parts can be reduced.
(第5の実施形態)
第5の実施形態として,図5に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。第3の実施形態とは,テスト装置200に設けられたインピーダンスとして,抵抗203に代えて,コンデンサ202と直列に接続したコイル204を用いている点で異なる。
(Fifth embodiment)
As a fifth embodiment, FIG. 5 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. The third embodiment is different from the third embodiment in that a
実施例3においては抵抗を用いているため,テスト動作に伴う消費電力が少なからず発生する。このため,コイルを接続することにより消費電力をより低減することができる。 Since the resistor is used in the third embodiment, the power consumption accompanying the test operation is not a little generated. For this reason, power consumption can be further reduced by connecting a coil.
また,本第5の実施形態のように,インピーダンスとして,コンデンサ202と,コイル204を用いる場合,該コイルを用いる目的としては,突入電流を抑制することでもある。
Further, when the
抵抗値がゼロの場合には,瞬間的に流れる電流は相間短絡電流程度の大きさとなり,コンデンサに影響を及ぼす可能性があるが,例えば,インダクタンスが100mHから500mH程度のコイルを用いると,突入電流は数A程度と,コンデンサに影響を及ぼさない程度の電流値に抑制できる。また,電圧値についても,コンデンサと抵抗とで分圧するため,各々の部品に印加される電圧値は相対的に小さくなり,必要な定格電力も小さくできる。 When the resistance value is zero, the instantaneously flowing current is about the magnitude of the short-circuit current between phases, which may affect the capacitor. For example, if a coil with an inductance of about 100 mH to 500 mH is used, it will rush The current can be suppressed to a current value of several A, which does not affect the capacitor. Also, since the voltage value is divided by the capacitor and the resistor, the voltage value applied to each component is relatively small, and the required rated power can be reduced.
このように,インピーダンスとしてコンデンサとコイルを用いる場合,使用するインピーダンス部品の外形の大きさが小さくでき,また,テスト動作に伴う消費電力をより低減できる。 As described above, when a capacitor and a coil are used as the impedance, the size of the impedance component to be used can be reduced, and the power consumption accompanying the test operation can be further reduced.
(第6の実施形態)
第6の実施形態として,図6に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。第4の実施形態とは,テスト装置200に設けられたインピーダンスとして,抵抗203に代えて,コンデンサ202と直列に接続したコイル204を用いている点で異なる。
(Sixth embodiment)
As a sixth embodiment, FIG. 6 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. The fourth embodiment is different from the fourth embodiment in that a
この場合においても,前述したように,インピーダンスとして,コンデンサ202と抵抗203を用いる構成とした場合と比較して消費電力をより低減することができ,周囲の部品への影響についても低減できる。
Even in this case, as described above, the power consumption can be further reduced as compared with the case where the
(第7の実施形態)
第7の実施形態として,図7に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。本実施形態の回路遮断器は,漏電遮断部300を持たずに,漏電警報を行う漏電警報機能付の回路遮断器である。第1の実施形態とは,漏電検出部100からの出力信号が,前述したサイリスタ301に入力されるのではなく,外部に設けられた漏電リレーや漏電警報装置に向けて出力されて処理される点で異なる。
(Seventh embodiment)
As a seventh embodiment, FIG. 7 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire electric circuit. The circuit breaker of the present embodiment is a circuit breaker with a leakage alarm function that performs a leakage alarm without having the
この場合においては,所定の大きさの地絡が発生した場合には地絡が発生したことを外部に認知させる漏電警報信号出力機能を備えた配線用遮断器を提供することができる。なお,回路遮断器本体に,該漏電警報出力信号を受けて,地絡が発生したことを音や光で周囲に知らしめる報知手段を備えて構成することにより,漏電警報を行う回路遮断器において,テスト動作に伴う発熱や,該発熱に伴う電線の断線や焼損が起こる可能性,ならびに熱による周辺部品への影響を極力低減でき,しかも,テスト動作のために消費する電力を低減できるテスト装置を備えた回路遮断器を提供することが可能となる。 In this case, it is possible to provide a circuit breaker having a leakage alarm signal output function for recognizing the occurrence of a ground fault when a ground fault of a predetermined size occurs. In the circuit breaker that performs the leakage alarm, the circuit breaker body is provided with a notification means for receiving the leakage alarm output signal and informing the surroundings by sound or light that the ground fault has occurred. , A test device that can reduce the heat generated by the test operation, the possibility of wire breakage and burnout, and the influence of the heat on the surrounding parts, and the power consumed for the test operation It becomes possible to provide the circuit breaker provided with.
(第8の実施形態)
図8に,単相2線式の電路に適用した回路遮断器を示した。本実施形態の回路遮断器は,漏電遮断部300を持たずに,漏電警報を行う漏電警報機能付の回路遮断器である。第2の実施形態とは,漏電検出部110からの出力信号が,前述したサイリスタ301に入力されるのではなく,外部に設けられた漏電リレーや漏電警報装置に向けて出力されて処理される点で異なる。
(Eighth embodiment)
FIG. 8 shows a circuit breaker applied to a single-phase two-wire circuit. The circuit breaker of the present embodiment is a circuit breaker with a leakage alarm function that performs a leakage alarm without having the
この場合においては,第7の実施の形態と同じく,所定の大きさの地絡が発生した場合には地絡が発生したことを外部に認知させる漏電警報信号出力機能を備えた配線用遮断器を提供することができる。 In this case, as in the seventh embodiment, when a ground fault of a predetermined size occurs, the circuit breaker for wiring having an earth leakage alarm signal output function for recognizing the occurrence of the ground fault to the outside Can be provided.
なお,回路遮断器本体に,該漏電警報出力信号を受けて,地絡が発生したことを音や光で周囲に知らしめる報知手段を備えて構成することにより,漏電警報を行う回路遮断器において,テスト動作に伴う発熱や,該発熱に伴う電線の断線や焼損が起こる可能性,ならびに熱による周辺部品への影響を極力低減でき,しかも,テスト動作のために消費する電力を低減できるテスト装置を備えた回路遮断器を提供することが可能となる。 In the circuit breaker that performs the leakage alarm, the circuit breaker body is provided with a notification means for receiving the leakage alarm output signal and informing the surroundings by sound or light that the ground fault has occurred. , A test device that can reduce the heat generated by the test operation, the possibility of wire breakage and burnout, and the influence of the heat on the surrounding parts, and the power consumed for the test operation It becomes possible to provide the circuit breaker provided with.
なお,実施の形態は単相2線式の電路における形態について説明を行ったが,その他の単相3線式や三相3線式などの電路における適用も可能であり,例えば,単相3線式の場合には,第一の電圧相と第二の電圧相に対してテスト電流を流すように構成してもよいし,電圧相と中性相に対してテスト電流を流すように構成してもよい。 Although the embodiment has been described with respect to a single-phase two-wire circuit, the present invention can also be applied to other single-phase three-wire and three-phase three-wire electric circuits. In the case of a wire system, the test current may be supplied to the first voltage phase and the second voltage phase, or the test current may be supplied to the voltage phase and the neutral phase. May be.
本発明は,電路に発生する漏電を検出する回路遮断器に適用することで,交流電路や設備などに流れる漏電電流を検出する漏電検出部を有する回路遮断器において,該漏電検出部の動作を確認するためのテスト装置部を,定格電力や耐熱性能の高い抵抗部品を用いることなく安価で小型に構成でき,また,テスト動作に伴う発熱や,該発熱に伴う電線の断線や焼損が起こる可能性,ならびに熱による周辺部品への影響を極力低減でき,しかも,テスト動作のために消費する電力を低減できるテスト装置を備えた回路遮断器を提供することが可能となる。 The present invention is applied to a circuit breaker that detects a leakage occurring in an electric circuit, whereby the operation of the leakage detection unit is performed in a circuit breaker having a leakage detection unit that detects a leakage current flowing in an AC circuit or equipment. The test equipment for checking can be configured inexpensively and compactly without using rated components with high rated power and high heat resistance, and the heat generated by the test operation and the wire breakage or burnout caused by the heat generation can occur. As a result, it is possible to provide a circuit breaker equipped with a test device capable of reducing the power consumption and the influence of heat on peripheral components as much as possible and reducing the power consumed for the test operation.
1 電路
1000 回路遮断器
100 漏電検出部
110 漏電検出部
101 制御装置
102 零相変流器
1021 二次巻線
1022 三次巻線
200 テスト装置部
201 テストスイッチ
202 コンデンサ
203 抵抗
204 コイル
300 漏電遮断部
301 サイリスタ
302 トリップコイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記二次巻線から出力された電流信号が電圧信号に変換されて入力され,該電圧信号の大きさが所定値以上のとき漏電検出信号を発生する制御装置と,
前記二次巻線に誘導電流を出力させるコンデンサからなるインピーダンスとテストスイッチとを備えたテスト装置と,
を備えて構成されたことを特徴とする回路遮断器。
A zero-phase current transformer that is provided through the electric circuit and outputs an induced current to the secondary winding when an unbalanced current is generated in the electric circuit;
A control device for generating a leakage detection signal when the current signal output from the secondary winding is converted into a voltage signal and input, and the magnitude of the voltage signal is equal to or greater than a predetermined value;
A test device comprising an impedance consisting of a capacitor for outputting an induced current to the secondary winding and a test switch;
A circuit breaker characterized by comprising:
前記電路における第一の相と零相変流器の電源側にて接続され,前記第一の相とは異なる相と零相変流器の負荷側にて接続され,
前記テストスイッチを操作することにより前記インピーダンスが相間に電気的に接続された場合には,
前記電路に不平衡電流が発生することにより前記二次巻線に誘導電流が出力されることを特徴とする請求項1記載のテスト装置を設けた回路遮断器。
The test equipment is
The first phase in the electric circuit is connected to the power source side of the zero-phase current transformer, the phase different from the first phase is connected to the load side of the zero-phase current transformer,
When the impedance is electrically connected between the phases by operating the test switch,
2. The circuit breaker provided with a test device according to claim 1, wherein an induced current is output to the secondary winding when an unbalanced current is generated in the electric circuit.
前記零相変流器に設けた三次巻線に接続され,
前記テストスイッチの操作により前記インピーダンスが前記三次巻線に電気的に接続された場合には,
該三次巻線に前記インピーダンスで所定の大きさの電流が通電されることにより,
前記零相変流器に誘導電流が発生し,
前記二次巻線に誘導電流が出力されることを特徴とする請求項1記載の回路遮断器。
The test equipment is
Connected to the tertiary winding provided in the zero-phase current transformer,
When the impedance is electrically connected to the tertiary winding by operating the test switch,
When a current of a predetermined magnitude is applied to the tertiary winding with the impedance,
An induced current is generated in the zero-phase current transformer,
The circuit breaker according to claim 1, wherein an induced current is output to the secondary winding.
4. The circuit breaker according to claim 2, wherein the impedance further comprises a resistor connected in series with the capacitor.
4. The circuit breaker according to claim 2, wherein the impedance further comprises a coil connected in series to the capacitor.
6. The circuit breaker according to claim 1, wherein a capacitance of the capacitor used as the impedance is 1.0 × 10 −3 μF to 1.59 × 10 3 μF.
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